提高施工技術的隧道工程論文

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  1.高原地質條件對隧道工程施工的影響

  高原地理環境對隧道工程的影響主要體現在以下幾個方面:其一,對隧道使用功能的影響。當隧道穿越高原當中的富水層或是巖溶裂隙發育地段時,若是防排水措施不當,則會導致襯砌漏水,這樣一來不但會對隧道內的通風、照明、監控等電氣設備的使用造成影響,而且在寒冷的冬季,還會使隧洞內壁掛冰、路面結冰,運營條件會極度惡化,嚴重影響了隧道的使用功能;其二,會對隧道的襯砌結構造成影響。在高原地區的隧道工程中,若是圍巖中的地下水未能及時排出,當冬季來臨時,則會導致水體凍結,從而對隧道襯砌結構帶來凍脹破壞,到夏季時凍結融化會使圍巖形成漿融圈,這種現象多出現在隧道的洞口位置處,這會對隧道的結構造成嚴重破壞。所以在高原地區進行隧道工程建設時,必須對各種影響施工的因素進行綜合分析,并采取有效的措施加以解決處理,以此來確保隧道工程的整體施工質量。

  2.斷層破碎帶與隧道工程的關系

  在對斷層破碎帶與隧道的關系進行研究前,首先應當對斷層的基本類型加以明確,根據斷層兩盤相對位移的關系,大體上可將斷層分為以下三種類型:其一,正斷層。此類斷層主要是指沿著斷層巖石面的傾斜方向下盤相對上升,上盤下對下降的斷層。這類斷層的形成主要與張拉力和重力有關,其斷層面的傾角相對比較陡峭,斷層線以平直居多;其二,逆斷層。此類斷層具體是指下盤相對下降,上盤相對上升的斷層,多數都是在地殼擠壓作用下形成的,斷層的兩盤多數都處于閉合狀態;其三,平移斷層。此類斷層則是指兩盤沿著斷層走向發生相對位移,斷層面近乎于直立,傾角較陡,一般都是在地殼水平運動過程中,在受剪切力的作用下而形成的。

  2.1斷層破碎帶

  斷層破碎帶主要是因為斷層兩盤在相對滑動的過程中,使兩側的巖層遭受擠壓作用而破碎,進而形成的長條狀且方向一致的破碎帶,它的寬度與巖石的性質、斷層距離以及斷層性質等因素有關。按照破碎帶中巖石的破碎程度可將之分為角礫巖、斷層泥、磨礫巖等幾種類型。2.2斷層破碎帶與隧道的關系當隧道工程穿越斷層地段時,隧道施工難度的大小一般取決于斷層的性質、破碎帶結構中巖石的破碎程度、含水性以及斷層活動性等因素。當施工方法、機械設備等條件相差不大時,斷層破碎帶與隧道之間的關系直接影響施工難度和工期。通常情況下,當隧道的軸線無限接近于垂直構造的方向時,且斷層規模較小、寬度不大、含水量較低時,施工難度較小;如果隧道的軸線與構造方向斜交或是平行時,隧道穿越破碎帶的長度會隨之增大,并且會伴隨出現較為強大的側壓力,為了確保施工安全,此時必須對隧道支護體系進行加強,并及時進行封閉。

  3.高原隧道工程穿越斷層破碎帶的施工技術

  在高原隧道工程建設過程中,時常會遇到穿越斷層破碎帶的情況,為了確保隧道施工順利進行,必須采取合理可行的施工技術,下面對此展開詳細論述。

  3.1施工方法

  (1)超前地質預報

  在隧道開挖穿越斷層破碎帶時,常常會出現坍塌、突水等問題,為了保證施工安全、有序進行,應當在隧道施工過程中,采用超前地質預報。該方法是確保隧道穿越斷層破碎帶施工安全的有效途徑之一。應當對穿越斷層破碎帶的隧道進行地質調查,并按照隧道已有的勘察資料和隧洞內開挖作業面的地質描述,借助相關工具,對作業面前方的地質情況進行推測,同時,在隧道開挖的過程中依據超前地質預報的實際情況進行隨時補充,借此來了解即將穿越的破碎帶的位置、寬度等情況,制定有針對性的施工技術措施,確保施工順利進行。

  (2)加固圈

  這里所指的加固圈就是利用超前小導管+水泥漿液在隧道拱部120度范圍內的四周形成強度與厚度足夠的加固拱,借此來提高圍巖自身的承載能力和穩定性。

  (3)正臺階法

  這是隧道穿越破碎帶時較為常用的一種開挖方法,在開挖過程中,要遵循短進尺、強支護的開挖原則,上下臺階的高度差應當合理,并采取左右交錯的方式進行開挖。同時,要控制好兩個臺階之間的縱向距離,這樣有助于極早落底。此外,開挖之后,要盡可能減少圍巖在外界環境中的暴露時間,及時進行初期支護。

  (4)初期支護

  常用符合設計要求的混凝土對隧道掌子面進行初噴封閉,隨后采用工字鋼制作鋼拱架,并在縱向上用鋼筋進行連接。

  3.2施工技術要點

  (1)導管布設

  在施工中,確保小導管的布設位置與角度符合設計要求是比較重要的環節。同時,可采取鉆孔打入法對小導管進行施工。

  (2)漿液施工

  對于巖體破碎程度較為嚴重、裂隙較為發育、空隙較大的圍巖而言,采用超前預注漿的方法進行施工存在一定的難度。在具體施工過程中,預防漿液大量流失、控制注漿液是關鍵環節,也是確保加固圈安全、穩定、可靠的有效途徑。①注漿參數的合理確定。在工程沒有特殊要求的前提下,小導管施工的水泥漿液水灰比可以確定為0.8-1.0左右,水玻璃的濃度為30-35左右,兩者混合后的體積比為1:0.3-1:0.8,注漿壓力最小不得低于0.5MPa,最大不得超過2.0MPa。②注漿準備。在正式注漿前,應當先對注漿管路進行認真檢查,借此來確保管路通暢、機械性能良好。當各項準備工作全部完畢之后,應進行現場注漿試驗,從而確定最佳的注漿參數,并以此為依據進行施工。③注漿要點。采用液壓雙液注漿泵將預先配制好的漿液注入到小導管當中,注漿可以采取兩次間歇的方式進行。第一次注漿時,應當適當減少水灰比,并增加水玻璃的摻入量,注漿壓力應當控制在0.5-1.2MPa這一區間范圍內,并在鉆孔內有漿液流出時停止注漿,隨后間隔3-5h左右,進行二次注漿。在第二次注漿時,應當將注漿壓力提高在1.5-2.0MPa,并在漿液注入量低于20L/10min時,停止注漿。

  3.3監控量測

  隧道穿越斷層破碎帶的施工中,為了確保施工質量,必須進行監控量測,可將監控的重點放在對拱頂下沉及周邊收斂上。對隧道開挖作業面的觀測應當在每次開挖完成后進行,當地質情況變化較小時,可每天觀測1次;初期支護至少每天觀測1次;水平收斂與拱頂下沉的量測可以采用相同的頻率,當拱頂的下沉量相對較大時,除了要加強對拱頂下沉的量測之外,還應當對拱腰和基底進行量測。

  3.4施工注意事項

  為了確保施工質量,應當對如下事項加以注意:其一,在鉆孔前,應當對孔位進行精確測定,并對每個測好的孔位進行編號。在鉆孔時,為防止孔斜等情況的發生,可以采用測斜儀,并對小導管的打入方向進行嚴格控制,同時,做好各個鉆孔的記錄。若是發現某個孔的誤差超過設計或是規范標準規定的限值時,必須及時進行處理,如果終孔之后,仍然超限則應當采取注漿封孔的措施,并在其達到一定強度之后,在原位上重新鉆孔。其二,注漿時若是發現較大的空洞,應當先注入一定量的水泥漿液,或是混凝土,然后再進行注漿。

  4.結論

  總而言之,在高原地區進行隧道工程建設時,難免會遇到穿越斷層破碎帶的問題,為了確保隧道施工安全、有序進行,并保證施工質量,應當采取合理可行的施工技術,并控制好施工質量。只有這樣,才能使隧道工程按質按量按時完整,也才能提高隧道的整體穩定性,并延長其使用壽命。

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